神経幹/前駆細胞移植後のリハビリテーションによる脳内変化の検討
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概要
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【はじめに、目的】近年，iPS細胞やES細胞等の万能細胞の発見により再生医療の実用化が加速している．神経再生医療分野においても臨床応用が現実味を帯びており，脳卒中患者に対する骨髄由来細胞を使用した自己幹細胞移植で運動機能回復が促進される治験例が報告されている．移植の効果に関して，細胞移植により一定の効果があることが示されているが，その回復が十分でないケースも報告されている．我々はこれまで，脳損傷モデルマウスを用い，神経幹/前駆細胞移植後に運動介入を行うことで，移植後の機能回復促進に対するリハビリテーション効果を報告してきたが，回復過程における脳内変化は明らかでない．そこで本研究では，脳損傷モデルマウスを用い，神経幹/前駆細胞移植後に運動を行わせ，運動機能変化および回復過程における脳内の変化について検討した．【方法】脳損傷モデルマウスを作製し，損傷7 日後に，細胞移植を行った．移植細胞には，マウスES細胞由来神経幹/前駆細胞を用いた．細胞移植後の運動として，移植翌日よりトレッドミルを使用し運動を行わせた．実験群は，細胞移植のみを行う群 （trans群），運動のみを行う群 （ex群），細胞移植後に運動を行う群 （trans+ex群），治療を実施しない群 （cont群），頭部切開のみの群 （sham群） の5 群とした．運動機能評価には，rotarod testおよびbeam walking testを用いた．組織学的評価として，神経分化マーカーのMAP2 およびアストロサイト分化マーカーのGFAPで免疫染色を行い，移植細胞の動態を評価した．また，運動機能回復過程における脳損傷領域での遺伝子発現変化を解析するため，損傷後11，15，28，35 日に脳を摘出した．摘出後，損傷領域よりmRNAを抽出しreal-time PCR法を用いて，脳由来神経栄養因子 （brain-derived neurotrophic factor : BDNF）や成長関連タンパク質 （growth associated protein-43 : GAP43）の発現を解析した．【倫理的配慮、説明と同意】本研究は，広島大学の動物実験委員会指針及び広島大学自然科学研究支援センターの動物実験施設の内規に従って行った．【結果】運動機能評価では，cont群と比較してtrans群，ex群で運動機能の改善がみられた．さらに，trans+ex群で最も運動機能が改善した．免疫組織学的解析では，MAP2 の陽性率は，trans＋ex群でtrans群と比較して高かった．損傷領域におけるBDNFやGAP43 は，回復初期過程においてtrans＋ex群で最も強い発現を示した．【考察】GAP43 は，傷害後の再生ニューロンに強く発現し，損傷後の可塑性に影響することが報告されている．BDNFおよびGAP43 の発現は，trans＋ex群で最も強かったことから，細胞移植後の運動介入により生じる運動機能回復は，BDNF GAP43 経路を介した，移植細胞も含めた神経回路の再編成による可能性が考えられる．【理学療法学研究としての意義】再生医療の対象疾患の多くは，同時に理学療法の対象でもある．再生医療の臨床応用が期待される中で，脳損傷に対する細胞移植後のリハビリテーションの有効性が示されたことは，神経再生医療分野における理学療法の発展に大きく寄与するものと考える．
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公益社団法人 日本理学療法士協会 | 論文
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